Wie wird Zink recycelt?

Heute ist es wichtiger denn je, dass ein Werkstoff recycelt werden kann und dass er auch tatsächlich recycelt wird. Ein nachhaltiger Umgang mit Ressourcen ist das erklärte Ziel der Europäischen Union. Wie stellt sich denn die Situation beim Werkstoff Zink dar? Es gibt viele unterschiedliche Anwendungsbereiche für Zink. Oft begegnen wir dem Metall Zink in alltäglichen Dingen, ohne dass uns dies bewusst ist. Kann Zink aus seinen unterschiedlichen Einsatzbereichen recycelt werden? Wird Zink recycelt? Fragen zum Recycling von Zink beantworten wir Ihnen nachstehend. Sollte Ihre Frage sich nicht darunter befinden, schreiben Sie uns einfach eine Nachricht.

Das Metall Zink hat einen hohen Wert. Zinkschrotte werden deshalb in Deutschland weitgehend vollständig gesammelt und recycelt. Dieser Effekt ist nicht neu – Zinkschrottrecycling hat in Deutschland eine lange Tradition. Logistik und Verfahren sind aufeinander eingespielt und Materialkreisläufe sind auf diese Weise seit Langem geschlossen.

Das Recycling von Zink ist aus mehreren Gründen heute wichtiger denn je:

·         Beim Recycling von Zinkschrott werden nur etwa 5 % der Energie benötigt, die bei der Produktion von Zink aus Erzen aufgewendet werden müssen. So sinkt der Stromverbrauch und Kohlendioxidemissionen werden vermieden.

·         Zinkschrotte sind eine regionale Ressource für die Zinkgewinnung und dienen damit der Versorgungssicherung.

·         Das Recycling von Zink aus Materialien, in denen Zink nicht metallisch vorliegt, vermeidet deren Deponierung.

Die Produkte der wichtigsten Einsatzbereiche für Zink stehen heute auch für das Recycling mit dem Ziel der Rückgewinnung des Zinkinhalts zur Verfügung: Zinkbleche, verzinkter Stahl, Messing, Zinkdruckguss. Darüber hinaus gibt es eine Reihe zinkhaltiger Materialien, die beispielsweise beim Feuerverzinken (Zinkasche und Hartzink) oder beim Recycling von Stahlschrott (zinkhaltige Stäube) anfallen und als Rohstoffe für die Zinkerzeugung genutzt werden.

Der Einsatz von Zink ist vielfältig. Haupteinsatzbereiche sind das Verzinken von Stahl, die Herstellung von Messing und Zinkblech für Dach, Fassade und Dachentwässerung und der Zinkdruckguss zum Beispiel für die Automobilindustrie, den Bausektor oder die Möbelindustrie. Je nach Einsatzbereich gibt es unterschiedliche Wege und Verfahren für das Recycling.

Die Verfahren der Zinkgewinnung und des Zinkrecyclings sind eng miteinander verflochten. Aus Zinkerz wird sogenanntes Primärzink hergestellt. Heute werden in der Primärzinkgewinnung aber zusätzlich auch in begrenztem Umfang (bis ca. 30 %) zinkhaltige Recyclingmaterialien eingesetzt.

Die Gewinnung von Zink ausschließlich aus Zinkschrott und anderen zinkhaltigen Recyclingmaterialien reicht nicht aus, um den heutigen Zinkbedarf zu decken. Ein wichtiger Einflussfaktor ist dabei die lange Haltbarkeit von Zinkprodukten. Zinkblech hält zum Beispiel üblicherweise so lange wie das Haus selbst – also etwa 50 Jahre und länger. Die Mengen an Zinkblech, die vor 50 Jahren verbaut wurden und heute für ein Recycling zur Verfügung stehen, sind viel geringer als die heute jährlich benötigte Zinkmenge.

Die International Zinc Association (IZA) geht im Durchschnitt aller Zinkanwendungen von folgenden Recyclingraten aus:

• > 50% EOL - Globale Recycling Rate
• > 70% EOL - EU and USA Recycling Rate
• Ca. 35% Recycled Content in EU
• Ca. 40% Recycled Content in USA.

Weitere Informationen der IZA finden Sie hier.

Einige Schrotte entstehen unmittelbar in der Produktion oder bei der Verarbeitung zinkhaltiger Produkte (zum Beispiel als Verschnitt). Dieser sortenreine Schrott wird als Neuschrott bezeichnet. Im Regelfall wird Neuschrott unmittelbar recycelt. Zink, das erst nach Ablauf der Nutzungsphase, d. h. teils erst nach vielen Jahrzehnten, recycelt wird, bezeichnet man als Altschrott.

Bei großen Mengen wird Zinkschrott direkt von dem Unternehmen gekauft, das ihn recyceln will. Kleinere Mengen werden durch den Altmetallhandel übernommen, der die Schrotte aufkauft, sortiert und klassifiziert, um eine wirtschaftliche Menge aus zahlreichen, kleinen Anfallstellen zusammenzustellen. Diese größeren Lose werden dann an geeignete Recyclingunternehmen verkauft – an Sekundärzinkproduzenten, Chemie-Unternehmen, Halbzeughersteller oder Primärhütten.

Zinkblechschrott ist weitgehend Altschrott, d. h. Zinkbleche von Dächern, Fassaden, Dachrinnen und Regenfallrohren, die ersetzt werden. Dazu gibt es kleinere Mengen Neuschrott in Form von Blechabschnitten von neuem Blech, die für Bauzwecke eingesetzt werden. Ob Alt- oder Neuschrott: Schrott von Zinkblechen hat einen hohen Wert und das meiste davon wird zu sogenanntem Sekundärzink eingeschmolzen (in der Fachsprache: umgeschmolzen). Zinkblechschrott ist außerdem ein idealer Rohstoff für die Erzeugung von Zinkstaub und Zinkoxid.

Der Energiebedarf für das Recycling von Zinkschrotten liegt bei nur 5 % des Bedarfs, der für die Zinkgewinnung aus Erzen aufgewendet werden muss.

Wegen seines hohen Werts und des hohen Kupfergehalts (im Allgemeinen > 60 %) werden Messingschrotte sowohl als Alt- als auch als Neuschrott nahezu ausschließlich in der Messing- und Kupferindustrie recycelt. Andere Wege sind meist unwirtschaftlich. Das bedeutet, dass Zink, das für die Messingproduktion eingesetzt wird, den Zinkkreislauf verlässt und vollständig innerhalb des Kupferkreislaufs recycelt wird.

Messingneuschrott beinhaltet Fehlerteile, Späne oder Stanzabfälle, die bei der Bearbeitung anfallen, sowie Blechabschnitte oder Rohr- und Drahtreste. Messingaltschrott besteht aus Messingprodukten oder -teilen, die das Ende ihrer Nutzungsphase erreicht haben.

Neuschrott aus Zinkdruckgussteilen besteht aus neuwertigen Ausschussteilen und Prozessschrotten wie zum Beispiel Angüssen. Diese Materialien werden direkt recycelt – entweder in der Gießerei oder im Rahmen einer Umarbeitungsvereinbarung beim Legierungshersteller. Altschrott fällt an, wenn die Produkte, die Zinkdruckgussteile enthalten, recycelt werden. Ein Teil der Zinkdruckguss-Altschrotte wird direkt zu Sekundärzinklegierungen umgeschmolzen. Die meisten zu verschrottenen Fahrzeuge und Hausgeräte werden geschreddert. Der Nichteisenanteil des Schreddermaterials ist die Hauptquelle von Zinkdruckgussschrotten. Es gibt Technologien, um Zink von anderen Metallen zu separieren. Dabei werden zum Beispiel die unterschiedliche Dichte von Metallen oder ihre magnetischen Eigenschaften genutzt.  Die enthaltene Zinklegierungsfraktion ist die wichtigste Quelle für Sekundärzink, Sekundärzinklegierungen und Zinkchemikalien.

Stahl und Zink gehen während der Lebensdauer eines Produkts eine dauerhafte Verbindung ein. Aufgrund der guten Luftqualität, die in Deutschland heute besteht, kann man davon ausgehen, dass ein großer Teil des Zinks auch nach Beendigung der Nutzungsphase des Stahlbauteils noch an der Stahloberfläche haftet. Sowohl Stahl als auch Zink können gut aus dem Stahlschrott recycelt werden.

Es gibt im Wesentlichen zwei Technologien für die Massenproduktion von Stahl, in denen verzinkter Stahlschrott eingesetzt wird. Zum einen ist das die Lichtbogenofen-Technik (Electric Arc Furnace, EAF), bei der hauptsächlich Stahlschrott als Rohstoff eingesetzt wird, zum anderen die Blasstahl-Konverter-Technik (Basic Oxygen Furnace, BOF/BF), bei der Eisenerz, flüssiges Eisen und Stahlschrott eingesetzt wird.

Bei den hohen Temperaturen beider Prozesse wird das Zink verflüchtigt, mit dem Prozessgas aus dem Ofen ausgetragen und im Filterstaub gesammelt. Die Stäube variieren hinsichtlich ihres Zinkgehalts – sie werden in einem weiteren Verfahrensschritt aufkonzentriert und in den Verfahren zur primären Zinkgewinnung als Rohstoff für die Zinkgewinnung eingesetzt.

Zinkhaltige Stäube, wie sie beim Recycling verzinkten Stahls entstehen, können nicht für die Zinkgewinnung eingesetzt werden, denn mit einem Zinkgehalt von ca. 15 % bis 30 % (EAF) ist ihr Zinkgehalt zu niedrig für einen wirtschaftlichen Betrieb. Die Stäube werden deshalb überwiegend im sogenannten Wälzverfahren zunächst auf Zinkgehalte von über 55 % angereichert und dann erst als Rohstoff an die Betriebe der Primärzinkgewinnung weitergeleitet.

Mit der im Jahr 2000 in Deutschland entwickelten SDHL-Technologie für das klassische Wälzverfahren vermindert sich der Energieeinsatz deutlich. Die Einsparung der Kohlendioxidemissionen liegt bei 44 %. Die SDHL-Technologie erhielt 2003 den Innovationspreis des Freistaats Sachsen.

Zinkasche, die durch Oxidation der Zinkbadoberfläche entsteht, und Hartzink, eine Mischung aus Zink und Eisen, die sich auf dem Zinkbadboden ansammelt, werden vollständig recycelt. Zinkasche wird entweder in der Feuerverzinkerei recycelt oder wie das Hartzink an Recycler verkauft. Zinkasche und Hartzink werden verwendet, um Zinkstaub und Präparate für Gummizusätze, Kosmetika und elektronische Komponenten herzustellen. Zinkasche kann nach entsprechender Aufbereitung wieder für das Feuerverzinken eingesetzt werden.

Ja, Zink, das in Zink-Kohle-Batterien eingesetzt wird, wird aus diesen auch wiedergewonnen. Eine Möglichkeit hierfür ist beispielsweise der Einsatz in einem Hochofen zur Gusseisengewinnung, in dem das Zink über den Flugstaub ins Filtersystem gelangt und anschließend als Rohstoff für die Primärzinkgewinnung eingesetzt wird. Einen Film zu diesem Recyclingverfahren gibt es hier: http://www.prosieben.de/tv/galileo/videos/clip/37987-batterien-1.2266176/

Die Produktgruppen, in denen die mengenmäßig größten Anteile des erzeugten Zinks verarbeitet werden, erlauben ausnahmslos geschlossene Recyclingkreisläufe: Zinkblech, verzinkter Stahl, Messing und Zinkdruckgussteile.

Darüber hinaus gibt es kleinere Zinkmengen, die zu Produkten verarbeitet werden, aus denen Zink nicht wiedergewonnen werden kann. Ein anschauliches Beispiel hierfür ist der Einsatz von Zinkoxid in Wundschutzcremes für die Säuglingspflege: Einmal auf Babys Po aufgebracht, steht das Zink nicht für einen geregelten Recyclingprozess zur Verfügung. Gleiches gilt für Zink in Lippenstiften oder Nahrungsergänzungsmitteln.

Nach EN 12844 ist in den Zinkdruckgusslegierungen ZnAl4 (ZP 400), ZnAl4Cu1 (ZP 410) und ZnAl4Cu3 (ZP 430) ein Bleigehalt von bis zu 0,005 Gew.% erlaubt. Nach RoHS-Richtlinie 2002/95/EG ist der Einsatz dieser Legierungen demnach eindeutig zulässig.

Die Begriffe „bleifrei“ sowie „kadmiumfrei“ der RoHS entsprechen maximal zulässigen Grenzwerten von 0,1 % bzw. 0,01 %. Da diese beiden Werte in den oberen Bereichen, die durch die Normen EN 1774 (Zinklegierungen) und EN 12844 (Zinkdruckgussteile) definiert werden, liegen, ist der Einsatz der Zinkdruckgusslegierungen problemlos möglich.

Die derzeit laufende Revision der RoHS-Richtlinie hält an den genannten Grenzwerten fest, sodass der Einsatz auch künftig gewährleistet ist.

Die sogenannte SDHL-Technologie, durch die beim Recycling zinkhaltiger Stäube, die bei der Stahlerzeugung entstehen, etwa 40 % des anfallenden Kohlendioxids eingespart werden können, wurde bereits 2003 mit dem Umweltpreis des Landes Sachsen ausgezeichnet.

Aktuelle Forschungen befassen sich zum Beispiel mit dem Recycling des Zink-Oversprays beim thermischen Spritzen.

Die Verfahren, die beim Zinkrecycling zum Einsatz kommen, werden hier beschrieben. Darüber hinaus gibt es beim Internationalen Zinkverband (IZA) weitere Informationen in englischer Sprache.